DE102011102597A1 - Thermally activated active material actuator i.e. shape memory alloy actuator, has heat sink that presents thermal conductivity rate greater than ambient rate and engages with active material element to present shorter cooling period - Google Patents

Thermally activated active material actuator i.e. shape memory alloy actuator, has heat sink that presents thermal conductivity rate greater than ambient rate and engages with active material element to present shorter cooling period Download PDF

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Nilesh D. Mankame
Patrick B. Usoro
Alan L. Browne
Richard J. Skurkis
Nancy L. Johnson
Xiujie Gao
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    • F03G7/065Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element

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Abstract

The actuator has an thermally activated active material element (12) e.g. shape memory alloy (SMA) wire, to undergo reversible change in fundamental property when exposed to or occluded from a thermal activation signal to activate/deactivate the element for heating and cooling purpose. The element presents a cooling ambient rate when occluded from the signal after being activated, and a cooling period. A heat sink (14) presents a thermal conductivity rate greater than the ambient rate, and autonomously engages with the element when the element is activated to present shorter cooling period.

Description

Verwandte AnmeldungenRelated applications

Diese Patentanmeldung beansprucht den Nutzen und setzt sich teilweise fort von der US-Patentanmeldung Nr. 12/437 768 mit dem Titel „Controlling Heat Transfer in Active Material Actuators Using Heat Sinks”, eingereicht am 8. Mai 2009, und der US-Patentanmeldung Nr. 12/250 148 mit dem Titel „Active Material Elements Having Reinforced Structural Connectors”, eingereicht am 13. Oktober 2008, deren Offenbarungsgehalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.This patent application claims utility and in part proceeds from US Patent Application No. 12 / 437,768 entitled "Controlling Heat Transfer to Active Material Actuators Using Heat Sinks", filed May 8, 2009, and US Patent Application Ser No. 12/250 148, entitled "Active Material Elements Having Reinforced Structural Connectors," filed Oct. 13, 2008, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Offenlegung betrifft allgemein Anordnungen für und Verfahren zum Beschleunigen der Abkühlung in thermisch aktivierten Aktuatoren mit einem aktiven Material und im Spezielleren Anordnungen für und Verfahren zum Beschleunigen der Abkühlung innerhalb solcher Aktuatoren unter Verwendung von sowohl permanent als auch selektiv in Eingriff stehenden Wärmesenken.The present disclosure relates generally to arrangements for and methods for accelerating cooling in thermally activated active material actuators and, more particularly, to arrangements and methods for accelerating cooling within such actuators using both permanently and selectively engaged heat sinks.

2. Erläuterung des Standes der Technik2. Explanation of the prior art

Thermisch aktivierte Aktuatoren mit einem aktiven Material wie z. B. Formgedächtnislegierungs(SMA)-Drähte im Martensitzustand werden aktiviert, indem das Material über eine Aktivierungstemperatur erwärmt wird. In Bezug auf SMA-Drähte bewirkt dies allgemein, dass das Material eine Phasenumwandlung zu Austenit erfährt und sich in einer Weise zusammenzieht, die verwendet werden kann, um Arbeit zu verrichten. Sobald er aktiviert ist, muss der Aktuator eine relativ lange Abkühlperiode erfahren, in der die Temperatur auf einen Punkt unter seiner Übergangstemperatur herabgesetzt wird, bevor er wieder aktiviert wird. Während dieser Periode steht der Aktuator nicht zur Verrichtung von Arbeit zur Verfügung, sodass die Dauer der Abkühlperiode wesentlich zur gesamten Bandbreite des Aktuators beiträgt. Daraus folgt somit, dass die Verkürzung der bestimmenden Kühlperiode die Bandbreite deutlich reduziert.Thermally activated actuators with an active material such. B. shape memory alloy (SMA) wires in the martensite state are activated by heating the material above an activation temperature. With respect to SMA wires, this generally causes the material to undergo phase transformation to austenite and contract in a manner that can be used to do work. Once activated, the actuator must experience a relatively long cooling period in which the temperature is lowered to a point below its transition temperature before being reactivated. During this period, the actuator is not available to do work so that the duration of the cool down period contributes significantly to the overall bandwidth of the actuator. It follows, therefore, that the shortening of the determining cooling period significantly reduces the bandwidth.

Herkömmliche Verfahren zur Abkühlung jedoch, die lediglich umfassen, dass das Material Umgebungsbedingungen ausgesetzt wird, sind oft unzureichend, um diese Ziele zu erreichen, und/oder beinhalten komplexe Peripheriesysteme wie z. B. Zwangsluftkonvektion etc. Diese Probleme entstehen speziell in der Leistung der Aktuatoren mit einem aktiven Material, die schnellen aufeinanderfolgenden Aktivierungen ausgesetzt sein und/oder eine Betätigung mit schneller Rückstellung (z. B. < 1 s) bewirken müssen. Als solches bleibt der lang gehegte Wunsch auf dem technischen Gebiet nach einer effizienten Anordnung und einem Verfahren zum Verbessern der Bandbreite durch Verkürzen der Kühlperiode.Conventional methods of cooling, however, which merely involve exposure of the material to ambient conditions, are often insufficient to achieve these goals and / or involve complex peripheral systems such as e.g. For example, forced air convection, etc. These problems arise specifically in the performance of actuators with an active material that must be subjected to rapid successive activations and / or effect actuation with fast reset (eg, <1 sec). As such, the long-felt desire in the art remains for an efficient arrangement and method for improving bandwidth by shortening the cooling period.

Kurzzusammenfassung der ErfindungBrief summary of the invention

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die zuvor erwähnten Probleme durch Vorsehen eines neuen Aktuators mit einem aktiven Material, der eine Wärmesenke verwendet, um die Abkühlung über einen thermischen Aktivierungszyklus zu beschleunigen. Als solches ist die Erfindung von Nutzen, um unter anderem die Bandbreite zu reduzieren und daher die Arbeitsleistung des Aktuators zu verbessern, ohne dass eine zusätzliche Quelle von Kühlgas oder -flüssigkeit erforderlich ist. Die Erfindung ist ferner von Nutzen, um die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung während eines thermischen Aktivierungszyklus zu verringern, was für einen effizienteren Betrieb sorgt, und schützt die Unversehrtheit des SMA-Aktuators und/oder der Vorrichtung, der/die dadurch angetrieben ist/sind.The present invention addresses the aforementioned problems by providing a new actuator with an active material that uses a heat sink to accelerate cooling over a thermal activation cycle. As such, the invention is useful to, among other things, reduce bandwidth and therefore improve actuator performance without the need for an additional source of cooling gas or liquid. The invention is also useful to reduce the likelihood of overheating during a thermal activation cycle, which provides for more efficient operation, and protects the integrity of the SMA actuator and / or device powered thereby.

In einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein thermisch aktivierter Aktuator mit einem aktiven Material geeignet, eine Bandbreite zu vergrößern, und umfasst ein Aktuatorelement aus einem aktiven Material und eine Wärmesenke. Das Element ist betreibbar, um eine reversible Änderung in einer fundamentalen Eigenschaft zu erfahren, wenn es einem thermischen Aktivierungssignal ausgesetzt oder vor diesem abgeschottet ist, um so das Element zu erwärmen und zu aktivieren oder zu ermöglichen, dass das Element abgekühlt bzw. deaktiviert wird. Das Element weist eine Umgebungskühlrate, wenn es vor dem Signal abgeschottet ist, nachdem es aktiviert wurde, und eine erste Kühlperiode auf der Basis der Umgebungsrate auf. Die Wärmesenke weist eine Rate thermischer Leitfähigkeit auf, die höher als die Umgebungsrate ist, und tritt selbstständig mit dem Element in Eingriff, wenn das Element aktiviert wird, um so eine zweite Kühlperiode aufzuweisen, die kürzer ist, als was andernfalls durch die erste Periode vorgesehen wäre.In a first aspect of the invention, a thermally activated actuator having an active material is adapted to increase a bandwidth, and includes an active material actuator element and a heat sink. The element is operable to undergo a reversible change in a fundamental characteristic when exposed to or shielded from a thermal activation signal so as to heat and activate the element or allow the element to be cooled or deactivated. The element has an ambient cooling rate when it is shielded from the signal after it has been activated and a first cooling period based on the ambient rate. The heat sink has a rate of thermal conductivity higher than the ambient rate and automatically engages the element when the element is activated so as to have a second cooling period that is shorter than what would otherwise be provided by the first period would.

Die Offenlegung, welche die Verwendung eines Hilfselements aus einem aktiven Material, einen Antriebsmechanismus, der ferner einen Schwenkarm und ein Zahnstangengetriebe und/oder flexible gekrümmte Strukturen umfasst, um die Wärmesenke anzutreiben, und eine Wärmesenke, die Nuten, Kühlmittelöffnungen und/oder Kanäle definiert oder Rippen umfasst, um die Abkühlung weiter zu beschleunigen, umfasst, ist durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der verschiedenen Merkmale der Offenlegung und der darin enthaltenen Beispiele einfacher verständlich.The disclosure which includes the use of an active material auxiliary member, a drive mechanism further comprising a pivot arm and rack gear and / or flexible curved structures to drive the heat sink, and a heat sink defining grooves, coolant openings and / or channels Having ribs included to further accelerate cooling is more readily understood by reference to the following detailed description of the various features of the disclosure and the examples contained therein.

Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnung Brief description of the different views of the drawing

(Eine) bevorzugte Ausführungsform(en) der Erfindung ist (sind) nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfig. mit beispielhaftem Maßstab beschrieben, in denen:A preferred embodiment (s) of the invention is (are) described below in detail with reference to the accompanying drawing FIG. described with exemplary scale, in which:

1a ein Querschnitt eines Aktuators mit einem aktiven Material, der mehrere Formgedächtnislegierungsdrähte und eine Wärmesenke mit einem ersten und einem zweiten Teil umfasst, die zusammengepasst sind, und Vielzahlen von Nuten, in denen Drähte angeordnet sind, und Rippen definiert, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 1a a cross-section of an actuator with an active material comprising a plurality of shape memory alloy wires and a heat sink having a first and a second part fitted together, and pluralities of grooves in which wires are arranged and defining ribs according to a preferred embodiment of the invention ;

1b ein Querschnitt eines umgedrehten Teils, das in 1a gezeigt ist, wobei die Nuten weggelassen sind und eine Vielzahl von Drähten innerhalb der durch die Rippen definierten Kanäle festgehalten und beabstandet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 1b a cross section of an inverted part, the in 1a wherein the grooves are omitted and a plurality of wires are retained and spaced within the channels defined by the ribs, in accordance with a preferred embodiment of the invention;

1c ein Querschnitt einer Vielzahl von Drähten, die Reihen bilden, und einer Senke mit mehreren Sätzen von stapelbaren zusammengepassten Teilen, wobei jeder Satz eine Reihe stärkt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 1c a cross-section of a plurality of wires forming rows and a sink having a plurality of sets of stackable mated parts, each set strengthening a row, according to a preferred embodiment of the invention;

2 ein Querschnitt einer Vielzahl von Drähten und einer Senke, die eine horizontale Rippe definiert, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 2 a cross section of a plurality of wires and a sink defining a horizontal rib, according to a preferred embodiment of the invention;

3a ein Aufriss eines Drahtaktuators und einer Wärmesenke mit einer ersten und einer zweiten nach innen gekrümmten, entgegengesetzten und flexiblen Struktur, die über Endkappen miteinander verbunden sind, in einem deaktivierten/ausgerückten Zustand (Strichlinien) und einem aktivierten/eingerückten Zustand gezeigt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 3a 10 is an elevational view of a wire actuator and a heat sink having first and second inwardly curved, opposing, and flexible structures joined together by end caps in a deactivated / disengaged state (dashed lines) and an activated / engaged state, according to a preferred embodiment the invention is;

3b ein Aufriss des/der in 3a gezeigten Aktuators und Senke, ferner umfassend ein/e erste/s und ein/e zweite/s entgegengesetzte/s Wärmeübertragungsmasse/Kühlkissen, die mit den Strukturen verbunden und ausgebildet sind, um die Oberfläche der Senke zu vergrößern, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 3b an outline of the in 3a and a first / s and a second opposite heat transfer mass / cooling pad associated with the structures and configured to increase the surface area of the sink according to a preferred embodiment of the invention is;

4a ein Aufriss eines Drahtes und einer Wärmesenke mit einem federbelasteten Schwenkarm, der antriebstechnisch mit dem Draht und der Wärmeübertragungsmasse gekoppelt ist, in einer normalen Konfiguration gezeigt, in der der Betätigungsdraht deaktiviert ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 4a an elevation of a wire and a heat sink with a spring-loaded pivot arm, which is drivingly coupled to the wire and the heat transfer mass shown in a normal configuration in which the actuating wire is deactivated, according to a preferred embodiment of the invention;

4b ein Aufriss des Betätigungsdrahtes und der Wärmesenke ist, die in 4a gezeigt sind, wobei der Draht eine Umwandlung und Betätigung beginnt, der Schwenkarm dazu gebracht wurde zu verschwenken, und die Senke dazu gebracht ist, mit dem Draht in Eingriff zu stehen; 4b an elevation of the actuating wire and the heat sink is in 4a with the wire beginning to be converted and actuated, the swing arm caused to pivot, and the sink being made to engage the wire;

4c ein Aufriss des Drahtes und der Senke ist, die in den 4a, b gezeigt sind, wobei der Draht die Umwandlung und Betätigung beendet hat; 4c an outline of the wire and the sink is in the 4a , b, wherein the wire has completed the conversion and actuation;

4d eine partielle Querschnittsansicht des Schwenkarms und des Drahtes ist, die in den 4a–c gezeigt sind, und weiter einen Bund veranschaulicht, der den Arm und den Draht unmittelbar koppelt; 4d is a partial cross-sectional view of the pivot arm and the wire, which in the 4a -C are shown, and further illustrates a collar that directly couples the arm and the wire;

5 ein Aufriss eines Betätigungsdrahtes, einer Wärmesenke, die eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen definiert, und eines Antriebsmechanismus, der ein Zahnstangengetriebe und ein Gegengewicht umfasst, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 5 an elevation of an actuating wire, a heat sink defining a plurality of coolant channels, and a drive mechanism comprising a rack gear and a counterweight, according to a preferred embodiment of the invention;

6 ein Aufriss eines Betätigungsdrahtes und einer Wärmesenke, die antriebstechnisch mit einem Hilfsdraht und einem federbelasteten Schwenkarm gekoppelt sind, wobei der Aktuator und die Hilfsdrähte in Reihe verbunden sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; 6 an elevation of an actuating wire and a heat sink, which are drivingly coupled to an auxiliary wire and a spring-loaded pivot arm, wherein the actuator and the auxiliary wires are connected in series, according to a preferred embodiment of the invention;

7a ein Aufriss eines Betätigungsdrahtes und einer Wärmesenke, die antriebstechnisch mit einem Hilfsdraht und einem federbelasteten Schwenkarm gekoppelt sind, wobei der Aktuator und die Hilfsdrähte parallel verbunden sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist; und 7a an elevation of an actuating wire and a heat sink, which are drivingly coupled to an auxiliary wire and a spring-loaded pivot arm, wherein the actuator and the auxiliary wires are connected in parallel, according to a preferred embodiment of the invention; and

7b ein Aufriss des Betätigungsdrahtes und der Wärmesenke, die in 7a gezeigt sind, wobei der Aktuator und die Hilfsdrähte nacheinander aktiviert wurden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist. 7b an elevation of the actuating wire and the heat sink, in 7a wherein the actuator and the auxiliary wires have been sequentially activated according to a preferred embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung einen neuen Aktuator 10, der ein thermisch aktiviertes Element 12 aus einem aktiven Material wie z. B. zumindest einen Formgedächtnislegierungs(SMA)-Draht und eine Wärmesenke 14 in funktionellem Kontakt mit dem Element 12 umfasst (1a7b). Der Aktuator 10 weist eine Bandbreite auf, die durch einen Zyklus definiert ist, welcher Erwärmungs-Aktivierungs-, Abkühl- und Deaktivierungsperioden umfasst. Sowohl permanent als auch selektiv in Eingriff stehende Wärmesenkenkonfigurationen sind durch die vorliegende Erfindung in Erwägung gezogen. Die Wärmesenke 14 dient dazu, die Abkühlperiode zu verkürzen und weist im Spezielleren eine thermische Leitfähigkeit auf, die im Vergleich mit der Wärmeübertragungsrate auf Grund von Konvektion zwischen dem Draht 12 und dem umliegenden Umgebungsraum eine beschleunigte Abkühlung bietet. Stärker bevorzugt dient die Wärmesenke 14 dazu, die Abkühlrate um zumindest 25% und am stärksten bevorzugt um zumindest 100% im Vergleich zu der ansonsten Umgebungs- oder wärmesenkeneingriffslosen Rate zu beschleunigen.In general, the present invention relates to a new actuator 10 , which is a thermally activated element 12 made of an active material such. At least one shape memory alloy (SMA) wire and a heat sink 14 in functional contact with the element 12 includes ( 1a - 7b ). The actuator 10 has a bandwidth defined by a cycle that includes warm-up, cool-down, and deactivation periods. Both permanently and selectively engaged heat sink configurations are contemplated by the present invention. The heat sink 14 serves to shorten the cooling period and in particular has a thermal conductivity which in the Comparison with the heat transfer rate due to convection between the wire 12 and the surrounding environment provides an accelerated cooling. More preferably, the heat sink is used 14 to accelerate the cooling rate by at least 25%, and most preferably by at least 100%, compared to the otherwise ambient or heat sink free rate.

Wenngleich hierin mit spezieller Bezugnahme auf eine SMA beschrieben, liegt es innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung, die Vorteile der Offenlegung mit Aktuatoren zu nutzen, die andere thermisch aktivierte aktive Materialien wie z. B. ein Formgedächtnispolymer (SMP) umfassen. Die nachfolgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist rein beispielhaft und soll die Erfindung, ihre Anwendungen oder Verwendungen in keiner Weise einschränken. Wie hierin verwendet, ist der Ausdruck „Draht” nicht einschränkend und er soll andere ähnliche geometrische Konfigurationen, die Zuglastfestigkeit/Dehnungsvermögen bieten, wie Kabel, Bündel, Litzen, Seile, Streifen, Ketten und andere Elemente in dem Ausmaß umfassen, in dem sie mit den geometrischen Einschränkungen der vorliegenden Erfindung kompatibel sind.Although described herein with particular reference to an SMA, it is within the scope of the invention to take advantage of the disclosure with actuators that utilize other thermally activated active materials, such as those described in US Pat. A shape memory polymer (SMP). The following detailed description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applications, or uses. As used herein, the term "wire" is not limiting and is intended to encompass other similar geometric configurations that provide tensile strength / elongation, such as cables, bundles, strands, ropes, strips, chains and other elements, to the extent that it is compatible with are compatible with the geometric constraints of the present invention.

Wie hierin verwendet, beziehen sich Formgedächtnislegierungen (SMAs) allgemein auf eine Gruppe von metallischen Materialien, die die Fähigkeit besitzen, zu einer zuvor definierten Form oder Größe zurückzukehren, wenn sie einem entsprechenden thermischen Reiz unterworfen werden. Formgedächtnislegierungen sind in der Lage, Phasenumwandlungen zu erfahren, in denen ihre Fließgrenze, Steifigkeit, Abmessung und/oder Form als eine Funktion der Temperatur verändert wird/werden. Der Ausdruck „Fließgrenze” bezieht sich auf die Spannung, bei der ein Material eine genau angegebene Abweichung von der Proportionalität zwischen Spannung und Dehnung zeigt. Im Allgemeinen können Formgedächtnislegierungen in der Niedrigtemperatur- oder Martensitphase pseudoplastisch verformt werden und werden sich, wenn sie einer höheren Temperatur ausgesetzt sind, in eine Austenitphase oder Mutterphase umwandeln und in ihre Form vor der Verformung zurückkehren.As used herein, shape memory alloys (SMAs) generally refer to a group of metallic materials which have the ability to return to a predefined shape or size when subjected to a corresponding thermal stimulus. Shape memory alloys are capable of undergoing phase transformations in which their yield strength, stiffness, dimension, and / or shape are varied as a function of temperature. The term "yield point" refers to the stress at which a material exhibits a well-defined deviation from the proportionality between stress and strain. In general, shape memory alloys can be pseudoplastic deformed in the low temperature or martensite phase and, when exposed to a higher temperature, will convert to an austenite phase or parent phase and return to their shape prior to deformation.

Formgedächtnislegierungen liegen in mehreren verschiedenen temperaturabhängigen Phasen vor. Die am häufigsten verwendeten dieser Phasen sind die sogenannte Martensit- und die Austenitphase, die oben erläutert sind. In der nachfolgenden Erläuterung bezieht sich die Martensitphase allgemein auf die stärker verformbare Phase niedrigerer Temperatur, wohingegen sich die Austenitphase allgemein auf die starrere Phase höherer Temperatur bezieht. Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Martensitphase befindet und erwärmt wird, beginnt sie, sich in die Austenitphase zu ändern. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird oft als Austenit-Anfangstemperatur (As) bezeichnet. Die Temperatur, bei der dieses Phänomen endet, wird oft als Austenit-Endtemperatur (Af) bezeichnet.Shape memory alloys exist in several different temperature-dependent phases. The most commonly used of these phases are the so-called martensite and austenite phases, which are discussed above. In the following discussion, the martensite phase generally refers to the more deformable lower temperature phase, whereas the austenite phase generally refers to the more rigid, higher temperature phase. When the shape memory alloy is in the martensite phase and heated, it begins to change to the austenite phase. The temperature at which this phenomenon begins is often referred to as the austenite start temperature (A s ). The temperature at which this phenomenon ends is often referred to as the austenite finish temperature (A f ).

Wenn sich die Formgedächtnislegierung in der Austenitphase befindet und abgekühlt wird, beginnt sie, sich in die Martensitphase zu ändern, und die Temperatur, bei der dieses Phänomen beginnt, wird als Martensit-Anfangstemperatur (Ms) bezeichnet. Die Temperatur, bei der der Austenit aufhört, sich in Martensit umzuwandeln, wird oft als Martensit-Endtemperatur (Mf) bezeichnet. Im Allgemeinen sind die Formgedächtnislegierungen in ihrer martensitischen Phase weicher und leichter verformbar und in der austenitischen Phase härter, steifer und/oder starrer. Im Hinblick auf das zuvor Gesagte ist ein geeignetes Aktivierungssignal zur Verwendung mit Formgedächtnislegierungen ein thermisches Aktivierungssignal in einer Größenordnung, die ausreicht, um Umwandlungen zwischen der Martensit- und der Austenitphase zu bewirken.When the shape memory alloy is in the austenite phase and is cooled, it begins to change to the martensite phase, and the temperature at which this phenomenon begins is referred to as the martensite start temperature (M s ). The temperature at which the austenite ceases to convert to martensite is often referred to as the martensite finish temperature (M f ). In general, the shape memory alloys are softer and more easily deformable in their martensitic phase and harder, stiffer and / or more rigid in the austenitic phase. In view of the foregoing, a suitable activation signal for use with shape memory alloys is a thermal activation signal of a magnitude sufficient to effect transformations between the martensite and austenite phases.

Formgedächtnislegierungen können abhängig von der Legierungszusammensetzung und der bisherigen Verarbeitung einen Formgedächtniseffekt in eine Richtung, einen intrinsischen Effekt in zwei Richtungen oder einen extrinsischen Formgedächtniseffekt in zwei Richtungen zeigen. Geglühte Formgedächtnislegierungen zeigen typischerweise nur den Formgedächtniseffekt in eine Richtung. Ein ausreichendes Erwärmen anschließend an eine Verformung des Formgedächtnismaterials bei niedriger Temperatur wird die Martensit/Austenit-Umwandlung induzieren und das Material wird seine ursprüngliche, geglühte Form wiedererlangen. Somit werden Formgedächtniseffekte in eine Richtung nur beim Erwärmen beobachtet. Aktive Materialien, die Formgedächtnislegierungszusammensetzungen umfassen, welche Gedächtniseffekte in eine Richtung zeigen, bilden sich nicht automatisch zurück und es ist wahrscheinlich, dass sie eine äußere mechanische Kraft benötigen, um die Form zurückzubilden.Shape memory alloys may exhibit a one-way shape memory effect, an intrinsic two-directional effect, or an extrinsic shape memory effect in two directions, depending on the alloy composition and processing heretofore. Annealed shape memory alloys typically exhibit only the shape memory effect in one direction. Sufficient heating subsequent to deformation of the shape memory material at low temperature will induce martensite / austenite transformation and the material will recover its original annealed shape. Thus, shape memory effects are observed in one direction only upon heating. Active materials comprising shape memory alloy compositions that exhibit unidirectional memory effects do not automatically reform and are likely to require an external mechanical force to rebuild the shape.

Intrinsische und extrinsische Zweirichtungs-Formgedächtnismaterialien zeichnen sich durch eine Formänderung sowohl beim Erwärmen von der Martensitphase in die Austenitphase als auch eine zusätzliche Formänderung beim Abkühlen von der Austenitphase zurück in die Martensitphase aus. Aktive Materialien, die einen intrinsischen Formgedächtniseffekt zeigen, sind aus einer Formgedächtnislegierungszusammensetzung hergestellt, die bewirken wird, dass sich die aktiven Materialien infolge der oben angeführten Phasenumwandlungen automatisch selbst zurückbilden. Ein intrinsisches Formgedächtnisverhalten in zwei Richtungen muss in dem Formgedächtnismaterial durch die Bearbeitung induziert werden. Solche Prozeduren umfassen eine extreme Verformung des Materials während es sich in der Martensitphase befindet, ein Erwärmen/Abkühlen unter Zwang oder Belastung, oder eine Oberflächenmodifizierung durch z. B. Laserglühen, Polieren oder Kugelstrahlen. Sobald dem Material beigebracht wurde, einen Formgedächtniseffekt in zwei Richtungen zu zeigen, ist die Formänderung zwischen den Niedrig- und Hochtemperaturzuständen allgemein reversibel und bleibt über viele thermische Zyklen hinweg erhalten. Im Gegensatz dazu sind aktive Materialien, die die extrinsischen Formgedächtniseffekte in zwei Richtungen zeigen, Verbund- oder Mehrkomponentenmaterialien, die eine Formgedächtnislegierungszusammensetzung, welche einen Effekt in eine Richtung zeigt, mit einem weiteren Element kombinieren, das eine Rückstellkraft bereitstellt, um die ursprüngliche Form rückzubilden.Intrinsic and extrinsic bi-directional shape-memory materials are characterized by a change in shape both when heating the martensite phase and the austenite phase, as well as an additional shape change upon cooling from the austenite phase back to the martensite phase. Active materials that exhibit an intrinsic shape memory effect are made from a shape memory alloy composition that will cause the active materials to self-recover automatically due to the above-noted phase transformations. An intrinsic shape memory behavior in two directions must be induced in the shape memory material by the machining. Such procedures involve extreme deformation of the material while in the martensite phase, heating / cooling under duress or load, or a surface modification by z. As laser annealing, polishing or shot peening. Once the material has been taught to exhibit a shape memory effect in two directions, the strain change between the low and high temperature conditions is generally reversible and is maintained over many thermal cycles. In contrast, active materials that exhibit extrinsic shape memory effects in two directions combine composite or multi-component materials that combine a shape memory alloy composition that exhibits an effect in one direction with another element that provides a restoring force to restore the original shape.

Die Temperatur, bei der die Formgedächtnislegierung ihre Hochtemperaturform erreicht, wenn sie erwärmt wird, kann durch geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung der Legierung und durch Wärmebehandlung angepasst werden. In Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen kann sie z. B. von über etwa 100°C auf unter etwa –100°C geändert werden. Der Formwiedererlangungsprozess findet über einen Bereich von nur wenigen Graden statt und der Anfang oder das Ende der Umwandlung kann, abhängig von der gewünschten Anwendung und Legierungszusammensetzung, innerhalb von einem oder zwei Graden gesteuert werden. Die mechanischen Eigenschaften der Formgedächtnislegierung variieren stark über den Temperaturbereich, der ihre Umwandlung überspannt, und verleihen dem System typischerweise Formgedächtniseffekte, superelastische Effekte und ein hohes Dämpfungsvermögen.The temperature at which the shape memory alloy reaches its high temperature shape when heated may be adjusted by slight changes in the composition of the alloy and by heat treatment. In nickel-titanium shape memory alloys, it may, for. From above about 100 ° C to below about -100 ° C. The shape recovery process occurs over a range of only a few degrees, and the beginning or end of the transformation can be controlled within one or two degrees, depending on the desired application and alloy composition. The mechanical properties of the shape memory alloy vary widely over the temperature range that spans its transformation and typically impart shape memory effects, superelastic effects, and high damping capability to the system.

Geeignete Formgedächtnislegierungsmaterialien umfassen ohne Einschränkung Legierungen auf Nickel-Titan-Basis, Legierungen auf Indium-Titan-Basis, Legierungen auf Nickel-Aluminium-Basis, Legierungen auf Nickel-Gallium-Basis, Legierungen auf Kupferbasis (z. B. Kupfer-Zinklegierungen, Kupfer-Aluminiumlegierungen, Kupfer-Gold- und Kupfer-Zinnlegierungen), Legierungen auf Gold-Cadmium-Basis, Legierungen auf Silber-Cadmium-Basis, Legierungen auf Indium-Cadmium-Basis, Legierungen auf Mangan-Kupfer-Basis, Legierungen auf Eisen-Platin-Basis, Legierungen auf Eisen-Palladium-Basis und dergleichen. Die Legierungen können binär, ternär oder von irgendeiner höheren Ordnung sein, vorausgesetzt, die Legierungszusammensetzung zeigt einen Formgedächtniseffekt wie z. B. eine Änderung der Formorientierung, des Dämpfungsvermögens und dergleichen.Suitable shape memory alloy materials include, without limitation, nickel-titanium based alloys, indium titanium based alloys, nickel aluminum based alloys, nickel gallium based alloys, copper based alloys (eg, copper-zinc alloys, copper Aluminum alloys, copper-gold and copper-tin alloys), gold-cadmium-based alloys, silver-cadmium-based alloys, indium-cadmium-based alloys, manganese-copper-based alloys, iron-platinum alloys Base, iron-palladium-based alloys and the like. The alloys may be binary, ternary, or of any higher order provided that the alloy composition exhibits a shape memory effect, such as a shape memory effect. As a change in the shape orientation, the damping capacity and the like.

Im typischen Gebrauch zeigen SMAs einen Modulanstieg des 2,5-fachen und eine Abmessungsänderung (die Rückverformung der pseudoplastischen Verformung, die induziert wird, wenn sie sich in der martensitischen Phase befinden) von bis zu 8% (je nach dem Ausmaß der Vorverformung) zeigen, wenn sie über ihre Martensit/Austenit-Phasenumwandlungstemperatur erwärmt werden.In typical use, SMAs exhibit a 2.5 fold modulus increase and a dimensional change (the recovery of pseudoplastic strain induced when in the martensitic phase) of up to 8% (depending on the extent of pre-strain) when heated above their martensite / austenite phase transition temperature.

Zurückkommend auf die 1a7b ist der Aktuator 10 betreibbar, um mechanische Nutzarbeit infolge einer Kontraktion des Drahtes 12 zu verrichten. Der Aktuator 10 kann z. B., wie in den 4a7b gezeigt, antriebstechnisch mit einer Last 16 gekoppelt sein. Der Betätigungsdraht 12 ist typischerweise mit einer Quelle 18 gekoppelt, die betreibbar ist, um eine Aktivierungssignal an diesen zu liefern, kann jedoch auch passiv aktiviert sein. Wenn z. B. eine Ohm'sche Heizung verwendet wird, um das thermische Signal durch den Widerstand des Drahtes 12 zu erzeugen, kann die Quelle 18 eine elektrische Stromversorgung 18 (6) wie z. B. das Ladesystem eines Fahrzeuges sein. Es ist einzusehen, dass ein Controller (nicht gezeigt) dazwischen liegend und kommunikativ mit der Versorgung 18 und dem Draht 12 gekoppelt und ausgebildet sein kann, um die Betätigung des Drahtes 12 und oder den zeitlichen Ablauf des Eingriffes zwischen der Wärmesenke 14 und dem Draht 12 bei einem selektiven Eingriff zu steuern.Coming back to the 1a - 7b is the actuator 10 operable to mechanical work due to a contraction of the wire 12 to perform. The actuator 10 can z. B., as in the 4a - 7b shown, driving technology with a load 16 be coupled. The operating wire 12 is typically with a source 18 however, which may be operable to provide an activation signal thereto, may also be passively activated. If z. B. an ohmic heater is used to the thermal signal through the resistance of the wire 12 to generate, the source can 18 an electrical power supply 18 ( 6 ) such. B. be the charging system of a vehicle. It can be seen that a controller (not shown) is intervening and communicative with the supply 18 and the wire 12 coupled and may be formed to the actuation of the wire 12 and or the timing of the engagement between the heat sink 14 and the wire 12 to control in a selective intervention.

In den 1a2 sind mehrere Querschnittskonfigurationen von bevorzugten Wärmesenken 14 gezeigt. In 1a steht die Senke 14 funktionell mit einer Vielzahl von Drähten 12 in Eingriff, um so eine Kontakteingriffsfläche zu definieren. Stärker bevorzugt definiert die Senke 14, wenn das Element (z. B. der/die Draht/Drähte 12) eine Länge und Breite definiert, eine Kontaktbreite, die größer als die Elementbreite ist, und eine Kontaktlänge von nicht weniger als 25%, stärker bevorzugt nicht weniger als 50% und am stärksten bevorzugt nicht weniger als 75% der Elementlänge, um so die Kontakteingriffsfläche zu definieren.In the 1a - 2 are several cross-sectional configurations of preferred heat sinks 14 shown. In 1a is the sink 14 functional with a variety of wires 12 engaged so as to define a contact engagement surface. More preferably, the sink defines 14 when the item (eg, the wire (s) 12 ) defines a length and width, a contact width greater than the element width, and a contact length of not less than 25%, more preferably not less than 50%, and most preferably not less than 75% of the element length, thus the contact engagement surface define.

Die veranschaulichte Senke 14 besitzt einen massiven rechteckigen Hauptkörper 20 und eine Vielzahl von sechs „Rippen” (oder dünnen, allgemein vertikalen, rechteckigen Teilstücken, wie gezeigt) 22, die aus dem Körper 20 hervorgehen, und eine Vielzahl von Nuten 24, die durch den Körper 20 den Rippen 22 gegenüberliegend definiert sind (1a). Die Senke 14 ist aus einem Material gebildet, das dem Einfluss von vorhersehbaren Wärmeenergiebeträgen standzuhalten vermag und die beabsichtigte Erhöhung der thermischen Wärmeübertragungsrate bereitzustellen. Das bedeutet, dass das Senkenmaterial eine thermische Leitfähigkeit (d. h. einen Wärmeübergangskoeffizienten) aufweist, die (der) wesentlich höher ist als die normalen Übertragungsraten des Umgebungsraumes, z. B. 0,024 W/mK (die Leitfähigkeit von Luft). Die Senke 14 kann beispielsweise aus Kupfer (z. B. Kupferlegierungen) oder Aluminium (Aluminiumlegierungen) gebildet sein, die thermische Leitfähigkeiten von ungefähr 400 bzw. 250 W/mK aufweisen. Zumindest ein Abschnitt der Oberfläche der Senke 14 kann poliert, aufgeraut oder sonst wie behandelt sein, um die Wärmeübertragung zu begünstigen.The illustrated valley 14 has a massive rectangular main body 20 and a plurality of six "ribs" (or thin, generally vertical, rectangular sections as shown) 22 that comes from the body 20 emerge, and a variety of grooves 24 passing through the body 20 the ribs 22 are defined opposite ( 1a ). The valley 14 is made of a material capable of withstanding the influence of predictable heat energy levels and providing the intended increase in thermal heat transfer rate. This means that the sink material has a thermal conductivity (ie a heat transfer coefficient) which is substantially higher than the normal transmission rates of the ambient space, e.g. B. 0.024 W / mK (the conductivity of air). The valley 14 For example, it may be formed of copper (eg, copper alloys) or aluminum (aluminum alloys), the thermal ones Conductivities of about 400 and 250 W / mK have. At least a portion of the surface of the sink 14 can be polished, roughened or otherwise treated to promote heat transfer.

Die Nuten 24 zeigen konkave Ausbildungen, die durch einen Radius oder eine Breite von etwas (z. B. bevorzugt 2 bis 5%) größer als der/die durch den/die Draht/Drähte 12 im aktivierten Zustand definierte Radius oder Breite definiert sind, sodass, wenn er/sie darin angeordnet ist/sind, die Kontakteingriffsfläche vergrößert ist, und stärker bevorzugt, sodass der Draht 12 mit der Senke 14 allgemein über die gesamte Oberfläche der Nut 24 in Kontakt steht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der durch die Nuten 24 definierte Radius weiter vergrößert und der Aktuator 10 umfasst ferner eine Wärmeleitpaste oder eine andere Wärmeübertragungsgrenzfläche 26 zwischen der Senke 14 und dem Draht 12. Die bevorzugte Grenzfläche 26 fungiert, um das Gleiten zu erleichtern und die Wärmübertragung zu ermöglichen, ohne einen untragbaren Abbau über ein hohes Volumen von Zyklen zu erfahren.The grooves 24 show concave formations that are larger than that by the wire (s) by a radius or width of something (eg, preferably 2 to 5%) 12 defined radius or width are defined in the activated state, so that when he / she is arranged therein, the contact engagement surface is increased, and more preferably, so that the wire 12 with the sink 14 generally over the entire surface of the groove 24 in contact. In a preferred embodiment, the through the grooves 24 defined radius further enlarged and the actuator 10 further comprises a thermal grease or other heat transfer interface 26 between the valley 14 and the wire 12 , The preferred interface 26 function to facilitate sliding and allow heat transfer without experiencing intolerable degradation over a high volume of cycles.

Es ist einzusehen, dass die Senke 14 von 1a alternativ umgedreht sein kann und die Drähte 12 innerhalb von Kanälen 28, die durch die Rippen 22 definiert sind, angeordnet sein können (1b). Hier kann eine speziell vorgesehene Führung durch die Senke 14 in jedem Kanal 28 definiert sein, wie in dem ersten Kanal 28a von 1b gezeigt, um so die Kontakteingriffsfläche wie auch die strukturelle Stabilität zu vergrößern; es kann wiederum eine Wärmeleitpaste oder Grenzfläche 26 vorgesehen sein, wie in dem zweiten Kanal 28b von 1b gezeigt; oder die Senke 14 kann dazu gebracht sein, direkt auf den Drähten 12 zu ruhen, wie in den restlichen Kanälen 28 gezeigt. Somit kann die Senke 14 gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ferner einen Abstandhalter mit Rippe aufweisen, welche die Drähte 12 beabstandet, um deren Abluftfahnen zu trennen und die Abkühlung einzelner Drähte zu beschleunigen.It can be seen that the sink 14 from 1a Alternatively it can be turned around and the wires 12 within channels 28 passing through the ribs 22 are defined, can be arranged ( 1b ). Here is a specially designed guide through the sink 14 in every channel 28 be defined as in the first channel 28a from 1b shown so as to increase the contact engagement surface as well as the structural stability; It can turn a thermal paste or interface 26 be provided as in the second channel 28b from 1b shown; or the valley 14 can be made directly on the wires 12 to rest, as in the remaining channels 28 shown. Thus, the sink 14 According to a first aspect of the invention, further comprising a spacer with a rib, which the wires 12 spaced to separate the exhaust tabs and to accelerate the cooling of individual wires.

Wie in den 1a, c gezeigt, umfasst die bevorzugte Senke 14 ein oberes und ein unteres zusammengepasstes Teil 14ab, die zusammenwirkend fungieren, um die Kontakteingriffsfläche durch Berühren der oberen bzw. unteren Hälften des/der Drahtes/Drähte 12 zu vergrößern. In den 1a–c umfasst die Senke 14 z. B. einen zweiten identischen Körper 20 mit Rippen 22 etc. Wenn die Drähte 12 mehrere Reihen (oder andere Konfigurationen) definieren, kann die Senke 14 aus mehreren Sätzen zusammengepasster Teile 14a, b bestehen, die mit jeder Reihe in Eingriff stehen oder die Konfiguration anders unterbringen. In 1c wurden die Rippen 22 von den Körpern 20 entfernt, um so das Stapeln der mehreren Sätze und Reihen zu erleichtern. Wie in den 1a, c gezeigt, können Befestigungselemente (z. B. Schrauben) 30 verwendet werden, um die zusammengepassten Teile 14a, b neben den Drähten 12 miteinander zu verbinden und fix zu befestigen, um so einen permanenten Eingriff zwischen der Senke 14 und den Drähten 12 zu bewirken.As in the 1a c, includes the preferred sink 14 an upper and a lower pair fitted together 14ab , which cooperatively function to contact the contact surface by touching the upper and lower halves of the wire (s) 12 to enlarge. In the 1a -C includes the sink 14 z. B. a second identical body 20 with ribs 22 etc. When the wires 12 can define multiple rows (or other configurations), the sink 14 from several sets of matched parts 14a , b, which engage each row or otherwise accommodate the configuration. In 1c were the ribs 22 from the bodies 20 removed so as to facilitate the stacking of the multiple sets and rows. As in the 1a , c, fasteners (eg, screws) may be used 30 be used to the mated parts 14a , b next to the wires 12 to connect with each other and fix fix, so a permanent engagement between the sink 14 and the wires 12 to effect.

In dieser Konfiguration definieren die zusammengepassten Nuten 24 innere Kanäle oder Räume, in denen die Drähte 12 festgehalten sind. Im deaktivierten Zustand berühren die bevorzugten Drähte 12 die Senke 14 minimal idealerweise entlang einer durch die kreisförmigen Querschnitte eines jeden Drahtes 12 und der Nut 24 definierten Tangentiallinie (1a, c). Jeglicher durch die Senke 14 während einer Aktivierung verursachte Wärmeverlust ist vernachlässigbar, da einzusehen ist, dass die SMA-Betätigung großteils adiabatisch ist. Wenn der Draht 12 aktiviert wird, dehnt er sich schnell radial aus, um so den Raum zu füllen und die Kontakteingriffsfläche zwischen dem Draht 12 und der Senke 14 im Wesentlichen zu vergrößern. Dadurch ist jeder Draht 12 in der Lage, auf Grund der durch die Senke 14 gebotenen erhöhten thermischen Wärmeübertragungsrate und der vergrößerten Kontakteingriffsfläche Wärmeenergie mit einer beschleunigten Rate zu übertragen. Es ist somit einzusehen, dass trotz des permanenten Miteinander-in-Eingriff-Stehens eine minimale Wärmeübertragung infolge des minimalen Kontakts vor einer Aktivierung auftreten wird; es wird jedoch eine erhöhte Wärmeübertragung vorliegen, sobald die Drähte 12 aktiviert sind.In this configuration, the mated grooves define 24 inner channels or spaces in which the wires 12 are held. When disabled, the preferred wires touch 12 the valley 14 minimally ideally along one of the circular cross-sections of each wire 12 and the groove 24 defined tangential line ( 1a , c). Anyone through the valley 14 Heat loss caused during activation is negligible, as it can be seen that SMA actuation is largely adiabatic. If the wire 12 is activated, it expands radially rapidly to fill the space and the contact interface between the wire 12 and the valley 14 essentially to enlarge. This is every wire 12 able to due to the through the sink 14 provided increased thermal heat transfer rate and the enlarged contact engagement surface heat energy at an accelerated rate. It will thus be appreciated that, despite the permanent engagement with each other, minimal heat transfer will occur due to the minimal contact prior to activation; however, there will be an increased heat transfer as soon as the wires 12 are activated.

Wie in 2 gezeigt, kann die Senke 14 ein einheitlicher Körper sein, der die Drähte 12 umhüllt. Die Senke 14 kann z. B. um die Drähte 12 herum geformt sein oder, wenn sie aus einer Folie oder dergleichen besteht, zumindest ein Mal um die Drähte 12 herumgewickelt sein. Wie in 2 ebenfalls gezeigt, kann eine einzelne Rippe 22 horizontal orientiert sein, um das Ausgesetztsein gegenüber einer Fluidströmung und die Wärmeübertragung infolge von Konvektion zu erhöhen. Diesbezüglich ist einzusehen, dass die Senke 14 einer spezifischen Fluidströmung (nicht gezeigt) ausgesetzt sein kann, welche die Abkühlrate weiter erhöht. Die Rippe/n 22 kann/können z. B. dazu gebracht werden, mit einem Kühlmittel oder einer Druckluftströmung in Eingriff zu gelangen, das/die Wärme von der Oberfläche der Rippe/n 22 und wiederum den Drähten 12 abzieht; oder es kann, wie in 5 gezeigt, eine Vielzahl von Kühlmittelöffnungen 23 durch den Hauptkörper 20 definiert und fluidtechnisch mit einer Kühlmittelquelle (nicht gezeigt) gekoppelt sein. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist einzusehen, dass die Senke 14 verwendet werden kann, um eine Erwärmung zu beschleunigen, z. B. indem ein erwärmtes Fluid durch die Öffnungen 23 hindurch geleitet wird und einen selektiven Eingriff entweder vor oder während der Erwärmungs- oder Aktivierungsperioden bewirkt wird.As in 2 shown, the valley can 14 be a unitary body that holds the wires 12 envelops. The valley 14 can z. B. around the wires 12 be formed around or, if it consists of a foil or the like, at least once around the wires 12 be wrapped around. As in 2 Also shown may be a single rib 22 be oriented horizontally to increase exposure to fluid flow and heat transfer due to convection. In this regard, it can be seen that the sink 14 may be exposed to a specific fluid flow (not shown) which further increases the cooling rate. Ribs 22 can / can z. B. to be brought into engagement with a coolant or a compressed air flow, the / the heat from the surface of the rib / n 22 and again the wires 12 withdraws; or it can, as in 5 shown a variety of coolant holes 23 through the main body 20 defined and fluidly coupled to a coolant source (not shown). In a further aspect of the invention, it will be appreciated that the sink 14 can be used to accelerate heating, z. B. by a heated fluid through the openings 23 is passed through and a selective intervention is effected either before or during the heating or activation periods.

Stärker bevorzugt ist der neue Aktuator 10 derart ausgebildet, dass die Senke 14 und der Draht 12 selbstständig und autonom in Eingriff treten, und umfasst zu diesem Zweck ferner einen Antriebsmechanismus 32. Der Antriebsmechanismus 32 ist antriebstechnisch mit der Senke 14 gekoppelt und betreibbar, um seine Verschiebung bis zu einem Kontaktpunkt mit dem Draht 12 zu bewirken. Der Mechanismus 32 ist bevorzugt ausgebildet, um solch einen Kontakt zu bewirken, ohne übermäßige Spannungsbelastungen auf den Draht 12 anzuwenden. Die 3a7b veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen von selektiv in Eingriff tretenden Senken 14. More preferred is the new actuator 10 designed such that the sink 14 and the wire 12 autonomously and autonomously engaging, and further includes a drive mechanism for this purpose 32 , The drive mechanism 32 is driving technology with the sink 14 coupled and operable to its displacement up to a point of contact with the wire 12 to effect. The mechanism 32 is preferably designed to effect such contact without undue stress on the wire 12 apply. The 3a - 7b illustrate exemplary embodiments of selectively engaging wells 14 ,

In 3a ist der Antriebsmechanismus 32 durch den Betätigungsdraht 12 selbst betrieben und umfasst eine erste und eine zweite gekrümmte Struktur 34, die aus einem geeigneten Material gebildet sind. Die Strukturen 34 und der Draht 12 verlaufen allgemein parallel und sind über Endkappen 36 miteinander verbunden. Wie gezeigt, sind die Strukturen nach innen zu dem Draht 12 hin gekrümmt, flexibel und ausgebildet, um sich von einer normalen Standardkonfiguration, in der sie mit dem deaktivierten Draht 12 nicht in Eingriff stehen (in 3a in Strichlinien gezeigt) in eine stärker gekrümmte Konfiguration zu biegen, wenn der Draht 12 aktiviert ist (in 3a in Volllinien gezeigt). Die Strukturen 34 und der Draht 12 sind zusammenwirkend derart ausgebildet, dass die Strukturen 34 in der stärker gekrümmten Konfiguration den Draht 12 tangential berühren und dann bevorzugt fortfahren, sich zu krümmen, um die Kontakteingriffsfläche zu vergrößern und jede weitere, nach einem Kontakt weiter gegebene Betätigungskraft allgemein zu absorbieren. Es ist einzusehen, dass die Strukturen 34 eine zunehmende Vorspannung zu der normalen Konfiguration hin produzieren, wenn sie dazu gebracht werden, sich weiter zu krümmen, das heißt, die Vorspannkraft fungiert, um die Senke 14 nach der Deaktivierung des Drahtes 12 in die normale Konfiguration zurückzubringen, und die Vorspannkraft produziert eine Vordehnung innerhalb des Drahtes 12 im deaktivierten Zustand, welche die Reaktion des Aktuators 10 auf eine nachfolgende Aktivierung verbessert.In 3a is the drive mechanism 32 through the actuating wire 12 itself operated and includes a first and a second curved structure 34 formed of a suitable material. The structures 34 and the wire 12 are generally parallel and have end caps 36 connected with each other. As shown, the structures are inward to the wire 12 Curved, flexible, and designed to stand out from a normal standard configuration in which they use the disabled wire 12 not engaged (in 3a shown in dashed lines) to bend into a more curved configuration when the wire 12 is activated (in 3a shown in solid lines). The structures 34 and the wire 12 are cooperatively configured such that the structures 34 in the more curved configuration, the wire 12 tangentially and then preferably continue to curve to increase the contact-engagement area and to generally absorb any further actuation force transmitted after contact. It can be seen that the structures 34 produce an increasing bias toward the normal configuration as they are caused to curve further, that is, the biasing force acts around the sink 14 after disabling the wire 12 return to the normal configuration, and the biasing force produces a pre-strain within the wire 12 in the deactivated state, which is the reaction of the actuator 10 improved to a subsequent activation.

Wie in 3b gezeigt, können die Wärmeübertragungsmassen (d. h. die Kühlplättchen) 38 an den Strukturen 34 entlang ihrer längs gerichteten Mittellinien befestigt und ausgebildet sein, um mit dem Draht 12 im aktivierten Zustand in Eingriff zu stehen, um die Oberfläche und die Wärmeübertragungsrate der Senke 14 weiter zu vergrößern bzw. zu erhöhen. Die bevorzugten Plättchen 38 definieren eine Längsnut (nicht gezeigt), die, wie zuvor erläutert, die Kontakteingriffsfläche vergrößert. Wiederum sind die Strukturen 34 bevorzugt ausgebildet, um sich nach einem Kontakt weiter zu biegen, um so jede Restbetätigungskraft zu absorbieren.As in 3b shown, the heat transfer masses (ie the cooling platelets) 38 at the structures 34 fastened along its longitudinal centerlines and adapted to engage with the wire 12 engaged in the activated state to the surface and the heat transfer rate of the sink 14 continue to increase or increase. The preferred platelets 38 define a longitudinal groove (not shown) which, as previously explained, enlarges the contact engagement surface. Again, the structures 34 preferably configured to bend further after contact so as to absorb any residual operating force.

In den 4a–d ist eine selbstbetätigende Ausführungsform gezeigt, bei der der Antriebsmechanismus 32 einen Schwenkarm 40 umfasst. Der Schwenkarm 40 ist verschwenkbar mit einer feststehenden Struktur nahe einem Ende gekoppelt, um eine Schwenkachse p zu definieren, und ist antriebstechnisch mit dem Betätigungsdraht 12 gekoppelt. Der Schwenkarm 40 definiert einen Haupt- und einen Streckabschnitt 42, 44, wie veranschaulicht. Der Streckabschnitt 44 erstreckt sich von dem distalen oder freien Ende des Hauptabschnitts 42 über eine vorbestimmte Distanz relativ zu der Drahtlänge und der vorgesehenen Eingriffslänge. Am Ende des Streckabschnitts 44 dehnt sich ein Verbindungsabschnitt 46 in Richtung der Senke 14 aus. Der bevorzugte Verbindungsabschnitt 46 und die Senke 14 bilden zusammenwirkend ein Universalgelenk 48, um so einen gleichmäßigen Eingriff zwischen der Senke 14 und dem Draht 12 trotz der Winkelstellung des Armes 40 zu ermöglichen.In the 4a -D is shown a self-actuating embodiment in which the drive mechanism 32 a swivel arm 40 includes. The swivel arm 40 is pivotally coupled to a fixed structure near one end to define a pivot axis p, and is drivingly connected to the actuating wire 12 coupled. The swivel arm 40 defines a main and a stretch section 42 . 44 as illustrated. The stretch section 44 extends from the distal or free end of the main section 42 over a predetermined distance relative to the wire length and the intended engagement length. At the end of the stretch section 44 a connecting section expands 46 in the direction of the valley 14 out. The preferred connection section 46 and the valley 14 cooperatively make a universal joint 48 so as to evenly engage between the sink 14 and the wire 12 despite the angular position of the arm 40 to enable.

Wie veranschaulicht, ist der Draht 12 mit dem Arm 40 an einem Punkt über der Schwenkachse, und insbesondere an einem von der verfügbaren rückformbaren Dehnung in dem Draht 12 und dem erforderlichen Schwingen durch den Arm 40 abhängigen Punkt verbunden. Stärker bevorzugt verbindet ein Bund 50 (4d) den Draht 12 und den Hauptabschnitt 42 des Arms 40. Der Bund 50 weist gegenüberliegende Kugelgelenke 52 auf, die innerhalb von durch den Arm 40 gebildeten Schlitzen 54 aufgenommen sind. Die Kugelgelenke 52 und Schlitze 54 ermöglichen, dass der Arm 40 die lineare Bewegung des Drahtes 12 in eine rotatorische Bewegung umwandelt. Es ist einzusehen, dass die Schlitzlänge mit den für den Arm 40 erforderlichen Schwinggrad in Beziehung steht. Wo der Bund 50 fest mit dem Draht 12 in Eingriff steht, ist bevorzugt, dass der Kontakt zwischen der Senke 14 und dem Draht 12 am Ende der Umwandlung und Aktivierung hergestellt wird, sodass keine übermäßige Spannung durch die Senke 14 auf den Draht 12 angewendet wird.As illustrated, the wire is 12 with the arm 40 at a point above the pivot axis, and more particularly at one of the available recoverable strain in the wire 12 and the necessary swinging by the arm 40 dependent point connected. More preferably, a fret connects 50 ( 4d ) the wire 12 and the main section 42 of the arm 40 , The Bund 50 has opposite ball joints 52 on that in by the arm 40 formed slots 54 are included. The ball joints 52 and slits 54 allow that arm 40 the linear movement of the wire 12 transformed into a rotational movement. It can be seen that the slot length with those for the arm 40 required degree of vibration is related. Where the covenant 50 stuck with the wire 12 is engaged, it is preferable that the contact between the sink 14 and the wire 12 At the end of the conversion and activation is made, so no excessive tension through the sink 14 on the wire 12 is applied.

In den 4a–d ist der Mechanismus 32 ausgebildet, um minimal zu schwingen, bevor er zu Beginn einer Aktivierung mit dem Draht 12 in Kontakt tritt, um so das Packaging zu minimieren. Als solche weisen die veranschaulichten Schlitze 54 minimale Längen auf (4a, d). In dieser Konfiguration steht der Bund 50 in Reibungseingriff mit dem Draht 12 und umfasst bevorzugt ein im Inneren angeordnetes festes Schmiermittel 56, um zu ermöglichen, dass nach dem anfänglichen Kontakt zwischen der Senke 14 und dem Draht 12 ein Gleiten stattfindet und ferner Arbeit durch den Draht 12 verrichtet wird (4c). Somit ist die notwendige Reibungskraft zwischen dem festen Schmiermittel 56 und dem Draht 12 kleiner als die Betätigungskraft, aber größer als die Kraft, die erforderlich ist, um den Arm 40 zu der Senke 14 hin zu verschwenken. Stärker bevorzugt kann das Schmiermittel 56 aus einem zusätzlichen aktiven Material gebildet sein, um dazu zu dienen, seine Haftfähigkeit und/oder auf den Draht 12 ausgeübte Scherkraft selektiv zu verändern.In the 4a -D is the mechanism 32 designed to vibrate minimally before coming to the beginning of activation with the wire 12 contact to minimize packaging. As such, the illustrated slots have 54 minimal lengths on ( 4a , d). In this configuration is the federal government 50 in frictional engagement with the wire 12 and preferably includes a solid lubricant 56 disposed internally to allow for initial contact between the sink 14 and the wire 12 a glide takes place and further work through the wire 12 is done ( 4c ). Thus, the necessary frictional force between the solid lubricant 56 and the wire 12 less than the operating force, but greater than the force required to hold the arm 40 to the valley 14 to pivot. More preferably, the lubricant 56 be formed of an additional active material to serve, its adhesiveness and / or on the wire 12 to selectively change the applied shear force.

Sobald die Abkühlung beendet ist, kann das Zweirichtungs-Formgedächtnis in dieser Konfiguration verwendet werden, um den Arm 40 zurück in Richtung der normalen Orientierung zu treiben. Es ist einzusehen, dass hier die Reibungskraft weiter größer ist, als die Kraft, die erforderlich ist, um den Arm 40 in der entgegengesetzten Richtung zu verschwenken und die Senke 14 anzuheben. Alternativ kann eine Vorspannkraft, z. B. durch eine Torsionsfeder (nicht gezeigt), die koaxial mit der Schwenkachse ausgerichtet ist, oder einer Zugfeder 58 (4a7b), die antriebstechnisch mit dem Arm 40 gekoppelt und ausgebildet ist, um den Arm 40 zurück in Richtung der normalen Orientierung zu treiben, bereitgestellt sein. Es ist einzusehen, dass die Reibungskraft in der letzteren Konfiguration größer ist als die Summe des/der erforderlichen Moments- und Vorspannung ist.Once the cooling is complete, the bi-directional shape memory in this configuration can be used to hold the arm 40 to drive back towards normal orientation. It can be seen that here the frictional force is still greater than the force required to hold the arm 40 to pivot in the opposite direction and the sink 14 to raise. Alternatively, a biasing force, for. B. by a torsion spring (not shown), which is aligned coaxially with the pivot axis, or a tension spring 58 ( 4a - 7b ), the drive technology with the arm 40 coupled and trained to the arm 40 be provided back in the direction of normal orientation. It will be appreciated that the frictional force in the latter configuration is greater than the sum of the required moment and preload.

Es ist einzusehen, dass alternativ der Verbindungsabschnitt 46 anstelle des oder zusätzlich zu dem Reibungseingriff zwischen dem Bund 50 und dem Draht 12 eine Widerstands-Zusammenklappkonfiguration aufweisen kann. Der Verbindungsabschnitt 46 kann z. B. einen Teleskopzylinder aufweisen, der eine koaxial darin beherbergte Druckfeder (nicht gezeigt) aufweist. Hier ist die Steifigkeit des Abschnitts 46 derart ausgebildet, dass der Abschnitt 46 zusammenklappt, bevor eine vorbestimmte unerwünschte Spannungsbelastung auf den Draht 12 übertragen wird.It will be appreciated that alternatively the connecting section 46 instead of or in addition to the frictional engagement between the collar 50 and the wire 12 may have a resistance collapsing configuration. The connecting section 46 can z. B. a telescopic cylinder having a coaxially housed therein compression spring (not shown). Here's the stiffness of the section 46 formed such that the section 46 Collapses before a predetermined undesirable stress on the wire 12 is transmitted.

In 5 ist eine weitere selbstbetätigende Ausführungsform gezeigt, bei der der Antriebsmechanismus 32 eine Zahnstangenantriebskonfiguration umfasst, die betreibbar ist, um die horizontale lineare Wirkung des Drahtes 12 in eine vertikale Verschiebung der Senke 14 umzuwandeln. Im Spezielleren ist in der veranschaulichten Ausführungsform eine horizontale Zahnstange 60 mit dem Draht 12 an oder nahe seinem freien distalen Ende durch ein Knie 62 fest verbunden, um so die Verschiebung zu maximieren. Eine erste vertikale Zahnstange 64 ist fest mit der Senke 14 verbunden; und eine zweite vertikale Zahnstange 66 ist fest mit einem Gegengewicht 68 verbunden. Jede der Zahnstangen 60, 64, 66 ist antriebstechnisch mit einem Zahnrad 70 verbunden, wobei die vertikalen Zahnstangen 64, 66 entgegengesetzt in das Zahnrad 70 eingreifen.In 5 is shown a further self-actuating embodiment in which the drive mechanism 32 includes a rack and pinion drive configuration operable to control the horizontal linear action of the wire 12 in a vertical shift of the sink 14 convert. More specifically, in the illustrated embodiment, a horizontal rack 60 with the wire 12 at or near its free distal end by a knee 62 firmly connected so as to maximize the displacement. A first vertical rack 64 is stuck with the sink 14 connected; and a second vertical rack 66 is stuck with a counterweight 68 connected. Each of the racks 60 . 64 . 66 is driving technology with a gear 70 connected, with the vertical racks 64 . 66 opposite in the gear 70 intervention.

Die Zahnstangen 60, 64, 66 und das Zahnrad 70 sind zusammenwirkend derart ausgebildet, dass, wenn der Draht 12 aktiviert ist, die horizontale Zahnstange 60 dazu gebracht wird, sich translatorisch zu verschieben, das Zahnrad 70 dazu gebracht wird, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, die erste vertikale Zahnstange dazu gebracht wird, sich abzusenken, die Senke 14 dazu gebracht wird, mit dem Draht 12 in Eingriff zu treten, und das Gewicht 68 gleichzeitig angehoben wird. Um so die durch den Draht 12 erfahrene Spannungsbelastung zu minimieren, wenn er deaktiviert ist, sind das Gegengewicht 68 und die Senke 14 zusammenwirkend ausgebildet, um eine vernachlässigbare positive Differenz aufzuweisen, wobei die Differenz gleich der Belastung von dem Gegengewicht 68 abzüglich des Gewichts der Senke 14 ist. Es ist einzusehen, dass die vernachlässigbare positive Differenz eine normal obere (d. h. ausgerückte) Position für die Senke 14 und eine Vordehnung in dem Draht 12, wenn er deaktiviert ist, zur Folge hat; und dass die durch den Draht 12 produzierte Betätigungskraft nur die vernachlässigbare Differenz überwinden muss, wodurch es möglich ist, dass mehr Kraft verwendet wird, um Arbeit zu erzeugen. Es ist hingegen einzusehen, dass, wenn die Senke 14 funktionell unter dem Draht 12 (zusätzlich zu dem oder anstelle des veranschaulichten Getriebe/s) angeordnet ist, das Getriebe gespiegelt und eine vernachlässigbare negative Differenz vorhanden sein kann, um so eine normal untere Position für die Senke 14 zur Folge zu haben, wenn der Draht 12 deaktiviert ist.The racks 60 . 64 . 66 and the gear 70 are cooperatively designed so that when the wire 12 is activated, the horizontal rack 60 is caused to translate, the gear 70 is made to turn clockwise, the first vertical rack is made to lower, the sink 14 is brought to the wire 12 to engage, and the weight 68 raised at the same time. So by the wire 12 minimizing experienced tension when it is disabled is the counterweight 68 and the valley 14 cooperatively designed to have a negligible positive difference, the difference being equal to the load of the counterweight 68 minus the weight of the sink 14 is. It can be seen that the negligible positive difference is a normally upper (ie disengaged) position for the sink 14 and a pre-strain in the wire 12 if it is disabled, entails; and that through the wire 12 The actuation force produced must overcome only the negligible difference, which allows more force to be used to produce work. It can be seen, however, that when the sink 14 functionally under the wire 12 (in addition to or instead of the illustrated gear / s), the transmission may be mirrored and a negligible negative difference may be present so as to be a normal lower position for the sink 14 to have an effect when the wire 12 is disabled.

In weiteren Ausführungsformen umfasst der Antriebsmechanismus 32 ein separates Antriebselement 72, das speziell für die Senkenverschiebung vorgesehen ist. In 6 umfasst das Antriebselement 72 z. B. zumindest einen Hilfs-Formgedächtnislegierungsdraht, der antriebstechnisch mit einem Schwenkarm 40 gekoppelt ist, wie zuvor mit Bezug auf die 4a–d beschrieben. Als solche wird eine Detailbeschreibung der Bedienung des Armes 40 durch den Hilfsdraht 72 hierin nicht wiederholt. Es ist jedoch einzusehen, dass Änderungen an dem Arm 40 wie z. B. eine Verlängerung des Streckabschnitts 44 erforderlich sein können. Schließlich liegt es gewiss innerhalb des Geltungsbereiches der Erfindung, herkömmlichere Antriebselemente 72 wie z. B. Motoren oder Solenoide oder andere Arten von Aktuatoren mit einem aktiven Material wie z. B. elektroaktive Polymer-Spannglieder zu verwenden, um die Senke 14 anzutreiben.In further embodiments, the drive mechanism comprises 32 a separate drive element 72 , which is specially designed for the sink shift. In 6 includes the drive element 72 z. B. at least one auxiliary shape memory alloy wire, the drive technology with a swivel arm 40 is coupled as previously with respect to the 4a -D described. As such, a detailed description of the operation of the arm 40 through the auxiliary wire 72 not repeated here. However, it can be seen that changes to the arm 40 such as B. an extension of the stretch section 44 may be required. Finally, it is certainly within the scope of the invention, more conventional drive elements 72 such as As motors or solenoids or other types of actuators with an active material such. B. electroactive polymer tendons to use the sink 14 drive.

Der Zusatzdraht 72 kann gepackt und ausgebildet sein, um in Reihe (6) oder parallel (7a, b) oder in Kombinationen davon mit dem Betätigungsdraht 12 zu wirken. Bei einer Verbindung in Reihe können der Aktuator und die Hilfsdrähte 12, 72 Teil einer gemeinsamen Schaltung sein, sodass dieselbe Strom- und Leistungsquelle 18 verwendet wird, um beide zu aktivieren (6). In jeder Konfiguration wird der Hilfsdraht 72 bevorzugt aktiviert, nachdem der Betätigungsdraht 12 aktiviert wurde, sodass eine Betätigung durch die Senke 14 nicht beeinträchtigt wird. Bei einer Verbindung z. B. in Serie kann der Hilfsdraht 72 aus einer Formgedächtnislegierung gebildet sein, die eine höhere Phasenübergangstemperatur als jene des Betätigungsdrahtes 12 aufweist, einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als der des Betätigungsdrahtes 12, oder weiter parallel mit zusätzlichen Drähten oder Widerständen (nicht gezeigt) verbunden sein.The additional wire 72 can be packed and trained to be in series ( 6 ) or parallel ( 7a , b) or in combinations thereof with the actuating wire 12 to act. When connected in series, the actuator and the auxiliary wires 12 . 72 Be part of a common circuit, so the same source of power and power 18 is used to activate both ( 6 ). In each configuration, the auxiliary wire becomes 72 preferably activated after the actuating wire 12 has been activated, allowing an actuation through the sink 14 is not affected. For a connection z. B. in series, the auxiliary wire 72 be formed of a shape memory alloy having a higher phase transition temperature than that of the actuating wire 12 has a diameter which is larger than that of the actuating wire 12 , or further connected in parallel with additional wires or resistors (not shown).

In den 7a, b ist ein Hilfsdraht 72 mit dem Schwenkarm 40 verbunden und weist eine parallele Konfiguration relativ zu dem Betätigungsdraht 12 auf. Wiederum ist bevorzugt, dass der Betätigungsdraht 12 vollständig aktiviert ist, bevor der Hilfsdraht 72 aktiviert wird und der Draht 12 und die Senke 14 in Eingriff gebracht werden. Es ist einzusehen, dass zu diesem Zweck die sensorische Technologie oder Widerstandsanalyse des Betätigungsstromes verwendet werden kann, um eine vollständige Betätigung zu detektieren und eine Aktivierung des Hilfsdrahtes 72 nur nach Detektion auszulösen. Alternativ können der Betätigungs- und der Hilfsdraht 12, 72 zusammenwirkend derart ausgebildet sein, dass der Hilfsdraht 72 durch die von dem Betätigungsdraht 12 erzeugte Wärme passiv aktiviert wird. Schließlich ist einzusehen, dass die Senke 14 in jeder Ausführungsform ausgebildet sein kann, um sowohl mit dem Betätigungs- als auch dem Hilfsdraht 12, 72 in Eingriff zu stehen, um so die Wärmeübertragung von beiden und die Verfügbarkeit des gesamten Aktuators 10 für eine nachfolgende Verwendung zu beschleunigen.In the 7a , b is an auxiliary wire 72 with the swivel arm 40 connected and has a parallel configuration relative to the actuating wire 12 on. Again, it is preferred that the actuating wire 12 is fully activated before the auxiliary wire 72 is activated and the wire 12 and the valley 14 be engaged. It will be appreciated that, for this purpose, the sensory technology or resistance analysis of the actuating current may be used to detect complete actuation and activation of the dummy wire 72 trigger only after detection. Alternatively, the actuating and the auxiliary wire 12 . 72 cooperatively be formed such that the auxiliary wire 72 through the from the actuating wire 12 generated heat is activated passively. Finally, be aware that the sink 14 in any embodiment may be designed to engage both the actuating and the auxiliary wire 12 . 72 to be engaged, so as to the heat transfer of both and the availability of the entire actuator 10 to accelerate for subsequent use.

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung offenzulegen, darunter die beste Art, und auch, um jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die dem Fachmann in den Sinn kommen. Solche weiteren Beispiele sollen innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente umfassen, die sich nicht von der wörtlichen Darlegung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleiche strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden von der wörtlichen Darlegung der Ansprüche umfassen.This written description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to make and use the invention. The patentable scope of the invention is defined by the claims and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if they include structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include the same structural elements with insubstantial differences from the literal language of the claims.

Auch bezeichnen die Ausdrücke „erste/r/s”, „zweite/r/s” und dergleichen, wie hierin verwendet, keinerlei Reihenfolge oder Bedeutung, sondern werden vielmehr dazu verwendet, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Ausdrücke „der”, „die”, „das”, „ein”, „eine”, „einer”, „eines und „einen” bedeuten keine Einschränkung der Menge, sondern bezeichnen vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem von dem genannten Element. Alle Bereiche, die sich auf die gleiche Menge einer gegebenen Komponente oder Messung beziehen, verstehen sich einschließlich der Endpunkte und sind einzeln kombinierbar.Also, the terms "first," "second," and the like, as used herein, do not refer to any order or meaning, but rather are used to distinguish one element from another, and the terms "the "," The "," the "," an "," an "," an "," an "and" an "mean no limitation on the amount, but rather designate the presence of at least one of said element. All ranges that refer to the same amount of a given component or measurement are inclusive of endpoints and can be combined individually.

Claims (10)

Thermisch aktivierter Aktuator mit einem aktiven Material, der geeignet ist, eine Bandbreite zu vergrößern, wobei der Aktuator umfasst: ein Aktuatorelement aus einem aktiven Material, das betreibbar ist, um eine reversible Änderung in einer fundamentalen Eigenschaft zu erfahren, wenn es einem thermischen Aktivierungssignal ausgesetzt oder vor diesem abgeschottet ist, um so das Element zu erwärmen und zu aktivieren oder zu ermöglichen, dass das Element abgekühlt bzw. deaktiviert wird, wobei das Element eine Umgebungskühlrate, wenn es vor dem Signal abgeschottet ist, nachdem es aktiviert wurde, und eine erste Kühlperiode auf der Basis der Umgebungsrate aufweist; und eine Wärmesenke, die eine Rate thermischer Leitfähigkeit aufweist, die höher als die Umgebungsrate ist, und selbstständig mit dem Element in Eingriff tritt, wenn das Element aktiviert wird, um so eine zweite Kühlperiode aufzuweisen, die kürzer als die erste Periode ist.A thermally activated actuator having an active material capable of increasing a bandwidth, the actuator comprising: an actuator element made of an active material operable to undergo a reversible change in a fundamental characteristic when exposed to, or shielded from, a thermal activation signal so as to heat and activate or enable the element is cooled or deactivated, wherein the element has an ambient cooling rate when it is shielded from the signal after it has been activated and a first cooling period based on the ambient rate; and a heat sink having a rate of thermal conductivity higher than the ambient rate and automatically engaging the element when the element is activated so as to have a second cooling period shorter than the first period. Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorelement zumindest einen Formgedächtnislegierungsdraht umfasst.The actuator of claim 1, wherein the actuator element comprises at least one shape memory alloy wire. Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Aktuatorelement bewirkt, dass die Senke selbstständig mit dem Aktuatorelement in Eingriff tritt oder den Eingriff damit erhöht.The actuator of claim 1, wherein the actuator element causes the drain to independently engage or increase engagement with the actuator element. Aktuator nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein separates Antriebselement, das kommunikativ mit der Senke gekoppelt und speziell für diese vorgesehen und ausgebildet ist, um zu bewirken, dass die Senke selbstständig mit dem Aktuatorelement in Eingriff tritt.The actuator of claim 1, further comprising: a separate drive member communicatively coupled to and specifically provided for the drain and configured to cause the sink to independently engage the actuator member. Aktuator nach Anspruch 4, wobei das Antriebselement ein Hilfselement aus einem aktiven Material umfasst, das betreibbar ist, um eine zweite reversible Änderung in einer fundamentalen Eigenschaft zu erfahren, wenn es einem Aktivierungssignal ausgesetzt oder vor diesem abgeschottet ist, um aktiviert bzw. deaktiviert zu werden.The actuator of claim 4, wherein the drive element comprises an auxiliary active material element operable to undergo a second reversible change in a fundamental characteristic when exposed to or foreclosed to an activation signal to be activated or deactivated , Aktuator nach Anspruch 5, wobei das Hilfs- und das Aktuatorelement jeweils zumindest einen Formgedächtnislegierungsdraht umfassen und die Drähte zusammenwirkend derart ausgebildet sind, dass der Aktuatordraht vollständig aktiviert ist, bevor der Hilfsdraht aktiviert wird.The actuator of claim 5, wherein the auxiliary and actuator members each comprise at least one shape memory alloy wire and the wires are cooperatively configured such that the actuator wire is fully activated before the auxiliary wire is activated. Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Element eine erste Länge und Breite definiert und die Senke eine zweite Breite, die größer als die erste Breite ist, und eine zweite Länge aufweist, die nicht weniger als 25% der ersten Länge ausmacht. The actuator of claim 1, wherein the element defines a first length and width and the valley has a second width greater than the first width and a second length not less than 25% of the first length. Aktuator nach Anspruch 1, wobei das Element und die Senke eine Kontakteingriffsfläche definieren, das Element zumindest einen Formgedächtnislegierungsdraht umfasst, und die Senke zumindest eine/n Nut oder Kanal definiert, die/der ausgebildet ist, um die Kontakteingriffsfläche zu vergrößern.The actuator of claim 1, wherein the member and the well define a contact engagement surface, the member comprises at least one shape memory alloy wire, and the well defines at least one groove or channel that is formed to increase the contact engagement surface. Aktuator nach Anspruch 1, wobei die Senke eine Oberfläche definiert, die Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, und zumindest eine Rippe aufweist, die ausgebildet ist, um die Oberfläche zu vergrößern.The actuator of claim 1, wherein the sink defines a surface that is exposed to ambient conditions and has at least one rib that is configured to increase the surface area. Aktuator nach Anspruch 1, wobei die Senke zumindest eine Fluidöffnung definiert.The actuator of claim 1, wherein the drain defines at least one fluid port.
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DE (1) DE102011102597A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014111460A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Actuator device

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9228785B2 (en) 2010-05-04 2016-01-05 Alexander Poltorak Fractal heat transfer device
US10852069B2 (en) 2010-05-04 2020-12-01 Fractal Heatsink Technologies, LLC System and method for maintaining efficiency of a fractal heat sink
US10041745B2 (en) 2010-05-04 2018-08-07 Fractal Heatsink Technologies LLC Fractal heat transfer device
US8640455B2 (en) * 2010-06-02 2014-02-04 GM Global Technology Operations LLC Controlling heat in a system using smart materials
US10119059B2 (en) * 2011-04-11 2018-11-06 Jun Cui Thermoelastic cooling
US20130239565A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 GM Global Technology Operations LLC Spatially graded sma actuators
US10018385B2 (en) 2012-03-27 2018-07-10 University Of Maryland, College Park Solid-state heating or cooling systems, devices, and methods
US9127483B2 (en) * 2012-05-15 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Resettable devices
US9267493B2 (en) * 2012-10-10 2016-02-23 GM Global Technology Operations LLC Intrinsic monitoring of shape memory alloy actuated devices
WO2014122702A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 ダイキン工業株式会社 Air conditioning device
US20140225708A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-14 GM Global Technology Operations LLC Overload protection for shape memory alloy actuators
CN104847611B (en) * 2015-05-15 2017-11-24 中国科学技术大学 A kind of marmen based on microchannel cooling
EP3098444B1 (en) * 2015-05-29 2017-07-05 SMR Patents S.à.r.l. Actuator for a rear viewing device of an automobile
US9859834B2 (en) 2016-02-05 2018-01-02 GM Global Technology Operations LLC Slack compensator
EP3485215B1 (en) 2016-07-12 2023-06-07 Alexander Poltorak System and method for maintaining efficiency of a heat sink
CN111433549A (en) 2017-07-17 2020-07-17 分形散热器技术有限责任公司 Multi-fractal heat sink system and method
US10597917B2 (en) 2017-10-09 2020-03-24 GM Global Technology Operations LLC Stretchable adjustable-stiffness assemblies
WO2023135432A1 (en) * 2022-01-13 2023-07-20 Cambridge Mechatronics Limited Actuator assembly

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2810290A (en) 1954-04-08 1957-10-22 James F Scherer Thermo-actuator
US2998725A (en) 1954-04-08 1961-09-05 James F Scherer Thermo-actuator
US3048908A (en) 1959-09-18 1962-08-14 Robert E Bryan Electric wire grip
US3152554A (en) * 1960-03-29 1964-10-13 Kofink Siegfried Thermal power mechanism
US3366865A (en) * 1963-06-03 1968-01-30 Nuclear Materials & Equipment Power generating apparatus including a thermal prime mover
US3339077A (en) * 1963-06-03 1967-08-29 Nuclear Materials & Equipment Power generating apparatus including a thermally actuable prime mover
USRE31472E (en) 1979-12-06 1983-12-27 Allied Corporation Ignition cable terminal construction
US4325217A (en) * 1980-01-21 1982-04-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solid state engine with alternating motion
US4490975A (en) 1983-03-14 1985-01-01 Raychem Corporation Self-protecting and conditioning memory metal actuator
US4559512A (en) 1983-03-14 1985-12-17 Raychem Corporation Self-protecting and conditioning memory metal actuator
US4450686A (en) * 1983-03-21 1984-05-29 Banks Ridgway M Single wire nitinol engine
JPS6081476A (en) 1983-10-12 1985-05-09 Hitachi Ltd Actuator
JPS60228778A (en) 1984-04-25 1985-11-14 Hitachi Ltd Driving device
JPS60252172A (en) 1984-05-26 1985-12-12 Minoru Hashimoto Cooling of power supply shape-memory alloy actuator through heat sink
US4691518A (en) * 1986-11-12 1987-09-08 Ridgway Banks Vertically oscillating heat engine
US4691517A (en) * 1986-11-12 1987-09-08 Ridgway Banks Laterally oscillating nitinol engine
US5556370A (en) 1993-07-28 1996-09-17 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Electrically activated multi-jointed manipulator
KR100199844B1 (en) 1994-10-31 1999-06-15 배길훈 Fluid pump
US5727391A (en) 1995-10-16 1998-03-17 Mcgill University Deformable structural arrangement
US6655218B1 (en) 1999-05-28 2003-12-02 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Composite material and method of controlling damage thereto and damage sensor
JP2001173550A (en) 1999-12-17 2001-06-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd Shape memory alloy actuator
US6648279B1 (en) 2000-11-28 2003-11-18 Allied Bolt, Inc. Drop wire clamp and method for securing drop wire
US6401309B1 (en) 2001-02-22 2002-06-11 Formosa Saint Jose Corp. Fastening hook for elastic rope
MXPA03007620A (en) 2001-02-22 2005-03-07 Nanomuscle Inc Shape memory alloy actuator with improved temperature control.
ITTO20010618A1 (en) 2001-06-27 2002-12-27 Fiat Ricerche FLEXIBLE CABLE ACTUATOR DEVICE INCORPORATING A SHAPE MEMORY ELEMENT.
US7600301B2 (en) 2002-06-19 2009-10-13 Telezygology, Inc. Fixing and release systems and fastener networks
JP2005155427A (en) 2003-11-25 2005-06-16 Matsushita Electric Works Ltd Shape memory alloy actuator
US7188473B1 (en) 2004-04-26 2007-03-13 Harry HaruRiko Asada Shape memory alloy actuator system using segmented binary control
US20050288783A1 (en) 2004-06-29 2005-12-29 Emanuel Shaoulian Methods for treating cardiac valves using magnetic fields
CN1804392A (en) * 2006-01-19 2006-07-19 上海交通大学 Flexible parallel-connection type shape memory alloy driver
EP1830064B1 (en) 2006-03-01 2009-10-07 C.R.F. Società Consortile per Azioni Actuator with a wound shape memory element
US8157300B2 (en) 2006-06-06 2012-04-17 Magna Closures Inc. Shaped memory alloy decklid actuator
US7775042B1 (en) * 2006-10-17 2010-08-17 Neil Tice Method of transforming thermal energy
ITMI20071283A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-28 Getters Spa ACTUATOR INCLUDING ALLOY ELEMENTS IN SHAPE MEMORY WITH EXTENDED TEMPERATURE RANGE OF USE
JP5177590B2 (en) 2008-02-29 2013-04-03 フォート ウェイン メタルス リサーチ プロダクツ コーポレーション Alternating core composite wire
DE112009001105B4 (en) * 2008-05-08 2021-09-23 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Overheating protection for shape memory alloy actuators
US7967339B2 (en) 2009-01-13 2011-06-28 GM Global Technology Operations LLC Active material based safety belt buckle presenter
US8915180B2 (en) 2010-01-08 2014-12-23 William J. Jacob Autonomously rotating cookware

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014111460A1 (en) 2014-08-12 2016-02-18 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Actuator device
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